IV. Гіпотеза Джинса [тисяча дев'ятсот п'ятьдесят сім Лаберенн П.

IV. гіпотеза Джинса

У той самий час, коли гіпотеза Лапласа піддавалася змінам, техніка, прикладні і так звані "чисті" павуки переживали виключно швидкий прогрес. Більш глибокі математичні та фізичні теорії, більш точні астрономічні спостереження сприяли тому, що проблемами космогонії почало цікавитися все більшу кількість вчених. Дев'ятнадцяте століття виявилося дуже багатим на нові і сміливі гіпотези про походження світів. Правда, хоча ці гіпотези (зокрема, гіпотези Фая, Лігондеса, Аррениуса) нерідко сприяли з'ясуванню деяких сторін проблеми походження сонячної системи, в даний час вони в основному вже залишені. Ті спостережні і теоретичні відомості, на які спиралися автори цих гіпотез, містили ще занадто багато невпевненого і помилкового.

Початок XX в. ознаменувалося новими відкриттями (щодо обертання газових мас, еволюції зірок і т. д.), які пробудили найбільші надії. Представлялося можливим розширити занадто вузькі рамки космогонії, що обмежує себе тільки сонячною системою і розглянути всю проблему еволюції всесвіту в цілому.

У 1916 р англійський астроном Джинс висунув гіпотезу, яка, здавалося, давала відповідь на більшість невирішених питань. Протягом 15 років ця гіпотеза користувалася безперечним успіхом. Її авторитет був настільки великий, що, незважаючи на її різні помилки, вона мала значний вплив на весь наступний розвиток космогонії. Отже, ми не можемо на ній не зупинитися.

Критика Джинсом гіпотези Лапласа

Перш за все Джинс встановив наступне:

1) якщо газове згущення володіло такою великою швидкістю власного обертання, яку припускав Лаплас, то від нього не могли б відділятися газові кільця, а воно просто розлетілося б в різні боки подібно розірвати маховика, і, отже, наша планетна система утворитися з нього не могла ;

2) виходячи з фактичних даних про швидкостях рухів в сонячній системі, можна стверджувати, що Сонце ніяк не могло коли-небудь володіти цією критичною швидкістю обертання.

Разом з тим Джонс вважав, що явища, за допомогою яких Лаплас пояснював походження сонячної системи, мали місце у всесвіті, але відбувалися в набагато більшому масштабі. А саме, на думку Джинса, гіпотеза Лапласа дозволяє зрозуміти, як з спіральних туманностей утворилися зірки.

Від спіральних туманностей до зірок

Джинс почав з детального вивчення умов існування небесних тіл. Для того щоб згущення газової матерії було стійким (в разі дуже малої щільності згущення), т. Е. Для того, щоб власне (теплове) рух молекул не могло подолати тяжіння всього згущення в цілому і привести до розсіювання газу в міжзоряному просторі, необхідно, щоб згущення мало досить великими розмірами і масою (тим більшими, чим менше його щільність).

Новітні астрофізичні дослідження дозволили оцінити (звичайно, досить грубо) порядок величини середньої щільності речовини в просторі. Ця щільність, т. Е., Наприклад, кількість маси в грамах на кубічний сантиметр за умови, що всі небесні тіла були б "розмелені" і розсіяні рівномірно у всесвіті, виключно мала. * З огляду на цей результат, Джинс знайшов, що розміри стійких згущень , які можуть утворитися всередині настільки розрідженій середовища, як раз можна порівняти з розмірами спостережуваних спіральних туманностей.

* ()

Залишаючи осторонь питання про самому походження спіральних туманностей, ми перейдемо до викладу точки зору Джинса на еволюцію одного з таких великих згущення з масою, що перевищує в мільярди разів масу Сонця.

Згідно Джинсу ці великі згущення (туманності) мають спочатку приблизно сферичну форму. Деякі відхилення від симетрії в процесі освіти туманності призводять до виникнення обертального руху, яке повідомляє туманності форму злегка сплющенного апельсина. У той же самий час туманність згущується під впливом сил тяжіння, швидкість обертання збільшується і, отже, туманність все більш сплющується. Швидкість руху молекул поблизу зовнішнього кордону туманності може досягти декількох сотень кілометрів в секунду. В екваторіальних областях відцентрова сила долає силу тяжіння, від туманності відділяється речовина, утворюючи спіральні рукави, навколишні центральне ядро ​​(звичайно, туманність не може розлетітися в різні боки через свою малу щільність). У свою чергу спіральні рукави розпадаються на нові згущення менших розмірів і більшої щільності, що перетворюються в зірки.

На всю сукупність цих процесів потрібно згідно Джинсу виключно велике час, що вимірюється принаймні трильйонами років.

подвійні зірки

З приводу походження подвійних зірок Джинс висловив дуже сміливу гіпотезу, ризикованість якої він сам визнає. Відповідно до цієї гіпотези зірки кожної пари мають спільне походження і повинні, по-видимому, утворитися з однієї зірки.

Джинс передбачає, що речовина більшості, якщо не всіх, зірок знаходиться в такому стані, що воно має властивості рідини (гіпотеза "рідких зірок"). Далі він намагається обгрунтувати, що рідка маса, що володіє швидким обертанням, може розділитися на дві окремі тіла. Пояснивши таким чином походження подвійних зірок, Джинс розглядає подальшу їх еволюцію з урахуванням дії тяжіння, приливних сил і втрати маси за рахунок випромінювання. * Між іншим, він приходить до висновку, що зірки пари повинні поступово віддалятися одна від одної. Нарешті, деякі зірки пари діляться в свою чергу, завдяки чому утворюються "підсистеми", т. Е. Кратні системи, що складаються з трьох і більшого числа зірок.

* ()

Походження планетної системи

Згідно Джинсу процес формування планетної системи представляє в життя зірки набагато більш рідкісне явище, ніж розподіл однієї зірки на дві. Він пояснює утворення планет сонячної системи в такий спосіб.

На початку Сонце було зіркою, яка нормально проходила перші стадії своєї еволюції. Однак кілька мільярдів років тому поблизу Сонця пройшла дуже близько інша, мабуть, більша зірка. Джинс уточнює, що вона повинна була наблизитися до Сонця на відстань, меншу трьох сонячних діаметрів. Таке зближення призвело до виникнення на обох зірках гігантських приливних виступів, з якими наші припливи на Землі не можуть йти ні в яке порівняння.

Величезні гори розпеченого речовини, що утворилися таким чином на Сонце, все більше росли в міру наближення обурює зірки і, нарешті, від Сонця відірвався довгий газовий "рукав". Ця струмінь матерії продовжувала обертатися навколо Сонця під впливом тяжіння до нього, в той час як зірка, яка викликала це явище, продовжувала свій шлях і пішла (в даний час вже неможливо знайти на небі цю зірку).

Можна помітити, що ця гіпотеза не дуже сильно відрізняється від гіпотези Бюффона, який передбачав зіткнення між Сонцем і кометою ... Правда, Джинс не хоче розглядати випадок справжнього зіткнення двох зірок через вкрай малу ймовірність подібного події. Однак, якщо врахувати, що відстані між зірками вимірюються взагалі трильйонами кілометрів, то і таке зближення, яке передбачає Джинс, є надзвичайно рідкісною подією.

Струмінь відокремилася від Сонця матерії не могла бути стійкою. Вона розпалася на окремі згущення, причому найменші притягувалися і поглиналися найбільшими. Таким шляхом і утворилися планети, що обертаються навколо Сонця в тому ж напрямку, в якому зверталася первісна струмінь матерії. Цей напрямок і є пряме. Власне обертання планет відбувалося спочатку в зворотному напрямку і зміна напрямку обертання в більшості випадків зобов'язане дії припливних сил.

Що стосується супутників, то Джинс передбачає, що вони відокремилися від планет таким же чином, яким відділилися від Сонця самі планети. Приливної вплив Сонця на кожну планету призводило до виверження з планети струмені матерії.

Залишається пояснити (тут ми стикаємося з тими ж запереченнями, які були зроблені Лапласом Бюффону), чому орбіти планет навколо Сонця і орбіти супутників навколо планет близькі до кіл. Дійсно, згідно із законами механіки орбіти тел, утворених описаним чином внаслідок впливу на Сонце проходить зірки, повинні були б бути витягнутими. Однак Джинс передбачає, що згущення в планети речовини, викинутого з Сонця, сталося не відразу. Таким чином, планети (і супутники) спочатку рухалися крізь залишки пилу і газу, які надають деякий опір їх рухові. В результаті цього опору орбіти планет поступово взяли нинішню форму, мало відрізняється від кругової.

Малі планети і комети

Джинс, як і Лаплас, припускав, що комети під час їх руху в небесному просторі були притягнуті і потім захоплені сонячною системою. Що стосується малих планет, з яких майже всі розташовуються між орбітами Марса і Юпітера, то Джинс також прийняв колишню гіпотезу і стверджував, що вони представляють собою осколки розпалася великої планети. Ця планета колись пройшла дуже близько біля Юпітера, і його приливні сили розірвали її на тисячі шматків. Джинс спирався в цьому питанні на роботи французького астронома Роша, згідно з дослідженнями якого (1850) для кожної планети існує так зване критичне відстань. Будь-супутник або будь-яке небесне тіло, що наблизилася до більш масивною планеті ближче, ніж на це критичне відстань, повинні, якщо вони більш-менш затверділи, зруйнуватися під дією приливних сил. Рош, зокрема, пояснював таким чином походження знаменитого кільця Сатурна.

Крах гіпотези Джинса

Для того щоб побачити, що майже всі припущення, з яких виходив Джинс, суперечать спостережуваних фактів, досить послатися на матеріал глави II.

а) Протиріччя щодо еволюції галактик. Перші труднощі виникають у зв'язку з питанням про еволюцію галактик. Насилу піддавалося поясненню існування спіральних рукавів, і це питання хвилювало Джинса настільки, що він одного разу висловив припущення, що ці рукави могли бути викликані проникненням в наш простір матерії з деякого непізнаваного для нас "зовнішнього світу" (володіє, наприклад, додатковим виміром)!

З іншого боку, важкий удар був нанесений теорії Джинса точнішими оцінками віку спіральних туманностей. Дійсно, як ми вже бачили (стор. 55), в даний час галактик (і в тому числі нашого Чумацького Шляху) приписують вік в сотні і тисячі разів менший того, який виводив Джинс на підставі своїх помилкових статистичних підрахунків.

Шведський вчений Ліндблад і інші астрономи намагалися побудувати математичну теорію, краще пояснює витікання матерії в спіральні рукави. Відповідно до цієї теорії витікання має коливальний характер з дуже довгим періодом і відбувається як би послідовними хвилями. На думку цих вчених, саме тому утворилися досить правильно розташовані ущільнення, які спостерігаються в спіральних рукавах багатьох галактик.

Гіпотеза Ліндблада мала ту перевагу, що допускала більш швидку еволюцію галактик.

Але навіть після таких видозмін гіпотеза Джинса про еволюцію спіральних туманностей була залишена, як тільки виявили, що сферичні галактики не є газовими, а складаються з дуже великого числа зірок і що вони, мабуть, відповідають кінцевої, а не початковій стадії розвитку. Дійсно, якщо спочатку галактики мають неправильною формою, і якщо на останньому етапі вони набувають значну щільність і сферичну форму (відповідно до прийнятої зараз точкою зору), то міркування Джинса про еволюцію спіральних туманностей не мають під собою ніяких підстав.

б) Протиріччя щодо подвійних зірок. Гіпотезі освіти подвійних зірок шляхом ділення однієї зірки пощастило не в більшій мірі. Всі останні дані про внутрішню будову зірок показали, що гіпотеза Джинса, т. Е. Гіпотеза "рідких зірок", мало обгрунтована. Більш того, на підставі даних про швидкість власного обертання зірок в подвійних системах було встановлено, що зірка - "прародителька" повинна була б мати в багатьох випадках таку швидкість обертання, яка ніколи не спостерігається в дійсності. Нагадаємо, нарешті, що В. А. Амбарцумян показав, що всі оцінки Джинсом віку подвійних систем перебільшені в тисячу разів (стор. 55).

в) Суперечності щодо планетних систем. У цьому пункті ідеї Джинса вступили в найбільш різке протиріччя з фактами. Джинс урочисто стверджував в 1929 р не без деякого навмисного перебільшення: "Для тривалості існування в кілька трильйонів років ця ймовірність (того, що зірка має систему планет. - Я. Л.) не більше 1: 100 000". *

* ()

І ось перші результати, отримані після 1943 р при вивченні неправильностей в рухах подвійних зірок, привели до думки про те, що, можливо, кожна десята зірка оточена планетами. Теорія виверження струмені матерії під впливом тяжіння обурює зірки абсолютно нездатною пояснити таку поширеність планетних систем.

З іншого боку, американський астроном Спітцер теоретично показав, що струмінь матерії, що розглядається Джинсом, не могла згуститися в планети при тих же умовах, в яких вона повинна була утворитися. *

* ()

Таким чином, від гіпотези Джинса про походження небесних тіл залишилася лише ідея про можливість утворення планет з газових згущень. Але і ця ідея потребує перегляду в світлі останніх відкриттів.